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\chapter{Introdução}
\label{cap:introducao}

  
A computação móvel voltada às telecomunicações é uma das áreas de pesquisa em evidência. Do passado relativamente recente aos dias de hoje, 
temos tido: comunicações entre estações bases (BS) na terra e os foguetes em viagem além do planeta terra; aparelhos de telefonia móvel
e \textit{smartphones} cada vez mais inteligentes; \textit{tablets}, e computadores portáveis com capacidades
de processamento e armazenamento melhorado dia após dias. Para poder executar comunicação à distância, todas essas tecnologias são equipadas
com dispositivos que permitem comunicações em ambientes de redes sem fio.

De uma forma breve, dizemos que uma rede sem fio é formada por um conjunto de dispositivos com a capacidade de se
conectarem, se transmitirem  e/ou receberem dados, sem cabeamento. Diariamente utilizamos algumas redes sem fio. Por exemplo, rede WWAN 
(\textit{Wireless Wide Area Network}) de telecomunicações móvel ou WLAN (\textit{Wireless Local Area Network}) \textit{wi-fi}, ou mesmo uma rede
formada por dispositivos móveis equipados com tecnologia \textit{bluetooth}. 

Arquitetura de uma rede sem fio pode ser infraestruturada (por exemplo, telecomunicações móvel) ou \textit{ad-hoc} (rede de dispositivos móveis
com \textit{bluetooth}). Normalmente, redes com infraestrutura são compostas por satélites, antenas de transmissão e recepção,
estações base BS, pontos de acesso AP e terminais móveis (nós), dentre outros componentes. Se algum dos componentes não terminal falhar
comprometerá funcionamento da rede. Já uma rede \textit{ad-hoc} sem fio é composta exclusivamente por dispositivos móveis em uma área local.
Uma rede desta natureza pode ser descentralizada. Se um terminal cair não comprometerá o funcionamento da rede. Aliás esses terminais funcionam
como intermediários (roteadores) com finalidade de encaminhar dados de um terminal origem para um terminal destino. Essas redes \textit{ad-hoc} são
adequadas em situações de emergência e em caso de desastres naturais onde não haja redes infraestruturada 
(por exemplo, redes de telefonia celular)~\cite{hoebeke}. Porém, ainda existem desafios a serem superados.

Os fatores queda de nós (devido a alcance de sinal curto e a bateria com pouca carga, por exemplo), eficiência em uso de largura de banda,
controle de interferência entre os nós, e a limitação de latência, são alguns dos desafios em uma rede \textit{ad-hoc} sem fio móvel.

Pesquisadores têm trabalhado no sentido de apresentar soluções cada vez melhores para superar problemas em redes sem fio, em especial 
MANets (Redes \textit{ad-hoc} móveis sem fio). Consequentemente, WTRP (\textit{Wireless Token Ring Protocol}) foi apresentado.

WTRP é um protocolo distribuído de controle de acesso ao meio~\cite{ergenthesis}. Nesse protocolo, as estações (neste trabalho, estação, nó,
nódo, terminal são sinônimos) ficam topologicamente em anel. A estação atual recebe \textit{token} da estação anterior a ele no anel e 
passa \textit{token} para estação posterior a ele no anel. O trabalho incial foi desenvolvido pelo Dr. Duke Lee
e subsequentemente gerou vários outros trabalhos dentre eles a dissertação de mestrado do Dr. Mustafa Ergen.

Enquanto especificações de tecnologia 802.11 resolvem problema de controle de acesso ao meio implementando
DCF (\textit{Distributed Coordination Function}) e/ou PCF (\textit{Point Coordination Function})~\cite{wifispec}, e problema
de colisões de pacotes (introduzido por problema de terminal oculto~\ref{ape:hiddenexpost}) implentando mecanismos de
RTS (\textit{Request-To-Send}) e CTS (\textit{Clear-To-Send}); WTRP, naturalmente evita esses problemas através de uso
de \textit{token}. Este protocolo provê qualidade de serviço em termos de uso reservado de largura de banda e latência
limitada. Essas QoS são benéficas aos aplicativos que rodam em ambiente \textit{ad-hoc} sem fio. WTRP é robusto contra queda de um nó e
dá suporte às topologias flexíveis através de fato de cada nó ser parcialmente conectado (nem todos os nós precisam estar conectados entre
si)~\cite{ergenthesis}. Porém, a medida que o diâmetro do anel cresce o tempo que um determinado nódo leva para reutilizar \textit{token}
também cresce, e a latência pode aumentar. Para lidar com esses problemas apresentamos evWTRP (\textit{extended version Wireless
Token Ring Protocol}).

evWTRP é uma extensão de WTRP com foco em encaminhamento de dados entre nódos em diferentes anéis, e em não aumentar o tempo de reutilização de \textit{token}
e a latência, à medida que o número de nódos em anel cresce. Sem aumentar significativamente o consumo de energia. Este protocolo é formado por anel de anéis
em 2-nível\footnote{Anel 2-nível é uma estrutura em que os anéis estão pendurados a um anel que não está pendurado}. Para provar a nossa proposta,
implementamos o evWTRP no simulador, testamos e apresentamos os resultados.
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\section{Consideracoes Preliminares}
\label{sec:consideracoes_preliminares}

 

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%\section{Desafios}
%\label{sec:desafios}

\section{Motivação}
\label{sec:motivacao}
Prover um protocolo de roteamento que facilite o desenvolvimento de aplicativos
para troca de dados em uma sala de conferência, impressoras sem fio, e aeronaves não tripuladas, por exemplo,
que requerem um controle rígido de largura de banda, latência limitada e rapidez na cobertura de falha.
%\section{O problema}
%\label{sec:problema}

\section{Objetivos}
\label{sec:objetivo}
\subsection{Objetivo geral}
O nosso objetivo é desenvolver um protocolo de roteamento alternativo a WTRP para redes \textit{ad-hoc}
móveis.
\subsection{Objetivos específicos}
Prover uma alternativa a WTRP, que permita:
\begin{itemize}
 \item menos tempo para reuso de meio de comunicação através de \textit{token}
 \item reduzir latência 
 \item adicionar procedimentos para encaminhamento de dados entre estações de anéis
diferentes.
\end{itemize}
Sem aumentar significativamente o consumo de energia.
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\section{Contribuições}
\label{sec:contribucoes}

As principais contribuições deste trabalho são as seguintes:

\begin{itemize}
  \item Encaminhamento de dados com uma rede topologia de anel de anéis.
  \item Implementação de acesso a energia com a qual um pacote é recebido na camada de roteamento de NS.

\end{itemize}

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\section{Organização do Trabalho}
\label{sec:organizacao_trabalho}

O resto do trabalho está organizado da seguinte forma: no Capítulo~\ref{cap:conceitos},
 apresentamos os conceitos de redes \textit{ad-hoc} móveis - MANets. As suas características
e benefícios em relação às redes infraestruturadas; apresentamos de uma forma sucinta 
o conceito \textit{Token Ring}, entre especificações~\cite{trspec} e adaptações ~\cite{lee_original}; e 
finalmente, apresentamos também algoritmo de eleição de líder de Chang \& Roberts~\cite{tanenbaum_book}
(uma adaptação para eleição de proprietário de anel). O Capítulo~\ref{cap:referencia} é dedicado aos trabalhos
relacionados. No nosso caso, o trabalho altamente relacionado é o trabalho de dissertação de mestrado
do Dr. Ergen~\cite{ergenthesis}. Apresentamos os principais procedimentos de WTRP e alguns pontos de
outros trabalhos relacionados. No Capítulo~\ref{cap:proto}, apresentamos o nosso protocolo evWTRP. No
Capítulo~\ref{cap:spec}, apresentamos as especificações de quadros de \textit{tokens} (de permissão e adicionais), e
também apresentamos estruturas de como foi feita a implementação. 
No Capítulo~\ref{cap:desempenho} discutimos os resultados alcançados após testes. E, finalmente,
no Capitulo~\ref{cap:conclusoes} tecemos as considerações finais e sugerimos possível direção para trabalhos futuros
relacionados a \textit{Token Ring} sem fio. 

No Apendice~\ref{cap:implementacao} apresentamos alguns detalhes da nossa implementação e algumas informações
sobre simulador, assim como alguns conceitos complementares.